CN115962957A - 一种循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，属于纯电动客车可靠性验证技术领域。本发明通过将理论与实践相互关联进行纯电动客车可靠及耐久性测评，采用CAE分析+零部件试验+白车身加底盘台架试验+整车路试验证一体化的方法，全面提升后续物理试验一次性通过率，达到快速验证车身、底盘和电器的试验方法，降低开发成本与风险，提升纯电动客车产品质量。解决了现有技术中存在“以其中一种方式完成车辆可靠性验证，问题验证不充分、不彻底”的问题。

Description

一种循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法

技术领域

本申请涉及纯电动客车可靠性验证技术领域，特别是涉及一种循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

客车产品的可靠性是衡量产品安全品质与疲劳寿命的重要指标，产品的可靠性与人身安全、经济效益密切相关。纯电动客车由很多电池、电机及电控系统组成，如果其中一个很小的零部件损坏或失效了，都可能造成客车的安全事故，引起严重的后果。同时，随着纯电动车辆的高速发展，客车行业的竞争也越来越激烈，竞争对手之间都在拼质量、价格、更新换代速度。故对客车的产品质量、可靠性、开发成本以及生命周期内的运营成本等要求越来越高。因此，客车产品的可靠性试验验证尤为重要。

目前传统的客车可靠性试验技术主要包含CAE仿真分析、台架模拟试验以及试验场路试，大部分主机厂单以其中一种方式完成车辆可靠性验证，很少有采用两种或三种方式相互关联的做法，普遍是台架与路试没有关联起来，没有形成互补。现阶段，CAE按标准工况边界条件进行仿真，较少采用真实的载荷条件进行分析；台架试验也没有结合CAE分析的结构进行针对性的验证；试验场路试综合性验证程度相对较高，但多数企业没有根据具体车辆状态设计试验方案，导致问题验证不充分、不彻底等问题。

发明内容

CAE分析、台架模拟和试验场路试联合的验证方法可以进行快速验证、缩短试验周期，全面的、高效的验证纯电动客车三电系统，提高试验验证效果且可重复性较高，可以弥补验证不足带来的产品市场问题，是纯电动客车提升产品可靠性的主要研究方向。

为了解决现有技术的不足，本申请提供了一种循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，可实现在纯电动客车批量化生产之前，进行高效的可靠性验证，不仅把问题提前发现并处理，还解决了样车开发数量多、费用高等问题，切实为企业创造良好的效益。

本申请提供了一种循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法；

一种循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，包括如下步骤：

S1、根据纯电动客车设计数据，对纯电动客车进行仿真分析，判断是否存在潜在的失效风险；若不存在，则执行步骤S2；

S2、纯电动客车的工程设计完成后，对纯电动客车的部件和整车系统进行耐久性试验，判断部件装车之前的状态是否满足设计要求；若是，则执行步骤S3；

S3、车辆基装完成后，在“白车身+底盘”状态下，采集强化路面道路载荷谱，在四立柱振动台架上进行四立柱振动试验；

S4、物理样车制成后，采集车辆使用路面载荷谱，结合路况与故障，开展用户关联性试验；

S5、通过用户关联性试验获取纯电动客车使用过程中的路面载荷谱，开展整车试验场试验。

进一步的，在步骤S3之后，步骤S4之前还包括如下步骤：

在仿真分析的薄弱点安装应变片和传感器。

进一步的，根据纯电动客车设计数据，对纯电动客车进行CAE仿真分析。

进一步的，根据纯电动客车设计数据，对纯电动客车进行仿真分析，判断是否存在潜在的失效风险的具体步骤包括：

获取车身、悬架、转向、轮胎以及衬套的设计数据并分解，建立ADAMS动力学模型；

根据ADAMS动力学模型和分解后的设计数据，建立整车多刚体动力学仿真模型并驱动，获取白车身各连接点上的载荷谱，同时对白车身进行有限元应力场分析；

结合边界载荷条件进行零部件强度和疲劳计算，预测部件是否存在潜在的失效风险。

进一步的，对纯电动客车的部件和整车系统进行耐久性试验的具体步骤为：

采用真实边界条件，利用MAST六自由度振动台激励源，对纯电动客车的部件和整车系统进行模拟车辆运行状态下的耐久损伤测试；

将耐久损伤测试结果与仿真分析结果进行对比。

进一步的，在“白车身+底盘”状态下，采集强化路面道路载荷谱，在四立柱振动台架上进行四立柱振动试验的具体步骤为

采集强化路面道路载荷谱，迭代至四立柱振动台，对处于“白车身+底盘”状态下的车辆，模拟车辆在路面上进行载荷激励测试。

进一步的，采集车辆使用路面载荷谱，结合路况与故障，开展用户关联性试验的具体步骤为

通过六分力测试技术，获取车辆的路面载荷谱，统计用户使用过程中的载荷输入数据；

将路面载荷谱、载荷输入数据和车辆使用过程中所面临的的路况和故障结合，进行纯电动客车试验场试验。

进一步的，通过用户关联性试验获取纯电动客车使用过程中的路面载荷谱，开展整车试验场试验的具体步骤为：

通过用户关联试验获得纯电动客车使用过程中的路面载荷谱，迭代等效试验场路况，设计整车可靠性路试方案，对试验路况按照一定比例组合进行整车试验场试验。

进一步的，仿真分析结束后，若不存在潜在的失效风险，开始纯电动客车的工程设计；

耐久性试验完成后，若部件装车之前的状态满足设计要求，进行车辆基装；

四立柱振动试验通过后，则制作物理样车；

用户关联性试验和整车试验场试验通过后，开始车辆的批量生产。

进一步的，若某一步骤测评合格，才进行下一步骤。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

1、本申请提供的技术方案，将理论分析与实践相互关联，采用CAE仿真分析、零部件+整车台架试验以及整车道路试验一体化验证方法，可以快速、全面的验证，有效的缩短了试验周期，且重复性较好，彻底解决了传统试验验证不足、成本高、试验周期长等技术瓶颈的问题；

2、本申请提供的技术方案，可以把验证前置分解到CAE理论阶段，确保理论设计无误后再开展工程设计；充分识别了失效风险问题，把风险识别前置，提升后续物理试验一次性通过率；

3、本申请提供的技术方案，解决了开发阶段样车数量少、验证周期长及精度低的问题，降低了产品开发成本及风险，提升了产品质量。结合整车可靠性增长体系，实现了产品可靠及耐久试验的数字化转型，切实为企业创造良好的效益。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请实施例提供的流程示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

术语解释：

循环工况：指的是结合车辆运行，对不同的试验路面按一定的比例进行排序组合，形成一种特定的工况，在此工况下循环试验，验证车辆可靠性。

白车身+底盘状态：纯电动客车骨架、蒙皮加底盘的状态。

实施例一

现有技术中的客车可靠性验证，没有将台架和路试关联起来形成互补，没有进行针对性验证，导致问题验证不充分、不彻底；因此，本申请提供了一种。

接下来，结合图1对本实施例公开的一种循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法进行详细说明。该循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法包括如下步骤：

S1、根据纯电动客车设计数据，对纯电动客车进行仿真分析，判断是否存在潜在的失效风险；具体步骤包括：

S101、获取车身、悬架、转向、轮胎以及衬套的设计数据并分解，建立ADAMS动力学模型；具体的，将车身、悬架、转向、轮胎以及衬套的设计数据输入ADAMS机械系统动力学仿真分析软件，在ADAMS机械系统动力学仿真分析软件中，ADAMS机械系统动力学仿真分析软件根据需要进行各部件设计数据的分解，建立ADAMS动力学模型，ADAMS动力学模型包括悬架系统模型、转向系统模型、动力总成模型以及白车身模型，悬架系统模型、转向系统模型、动力总成模型以及白车身模型为对应部分的三维仿真模型。

S102、根据ADAMS动力学模型和分解后的设计数据，建立整车多刚体动力学仿真模型并驱动，获取白车身各连接点上的载荷谱，同时对白车身进行有限元应力场分析；

具体的，将悬架系统模型、转向系统模型、动力总成模型以及白车身模型通过CAE仿真分析软件集成在一起，建立整车多刚体动力学仿真模型；将六分力载荷作为迭代目标信号在虚拟台架中进行迭代，得出虚拟台架作动器的位移在台架中的加载，提取白车身上连接点的载荷谱；将载荷谱输入CAE仿真分析软件，通过CAE仿真分析软件对白车身进行有限元应力场分析。

S103、结合边界条件进行零部件强度和疲劳计算，预测部件是否存在潜在的失效风险；具体的，在CAE仿真分析软件中，对部件进行施加力、位移和加速度等模拟分析，计算其失效时所承受的最大应力。

若不存在，则执行步骤S2；

S2、进行纯电动客车的工程设计，纯电动客车的工程设计完成后，对纯电动客车的部件和整车系统进行耐久性试验，判断部件装车之前的状态是否满足设计要求；若是，则执行步骤S3；具体步骤包括：

S201、采用真实边界条件，即纯电动客车的物理样车的载荷和约束，利用MAST六自由度振动台激励源，对纯电动客车的部件和整车系统进行模拟车辆运行状态下的耐久损伤测试；具体的，在MAST六自由度振动台架上输入载荷谱，MAST六自由度振动台架振动，实现对零部件的可靠及耐久的验证。

S202、将耐久损伤测试结果与仿真分析结果进行对比，验证及确认仿真的精确度，节省同平台车辆的试验验证成本。

S3、进行车辆基装，车辆基装完成后，采集强化路面道路载荷谱，迭代至四立柱振动台，对处于“白车身+底盘”状态下的车辆，模拟车辆在路面上进行载荷激励测试。

其中，通过试验场试车试验，在车上加装加速度传感器，进而获得试验场路面的强化路面道路载荷谱，载荷谱采集完后先对载荷谱进行处理，结合四立柱台架要求和强化试验效果，对载荷谱进行压缩和叠加处理。

S4、物理样车制成后，采集车辆使用路面载荷谱，结合路况与故障，开展用户关联性试验；具体步骤包括：

S401、通过六分力测试技术，获取车辆的路面载荷谱，统计用户使用过程中的载荷输入数据；具体的，通过在轮胎上安装六分力计获取用户在车辆运行时的路面载荷谱。

S402、将路面载荷谱、载荷输入数据和车辆使用过程中所面临的的路况和故障结合，进行纯电动客车试验场试验。

S5、通过用户关联性试验获取纯电动客车使用过程中的路面载荷谱，迭代等效试验场路况，设计整车可靠性路试方案，对试验路况按照一定比例组合进行整车试验场试验。整车试验场试验通过后，再进行样车的生产。通过六分力计采集用户车辆实际运行时的路面激励强度，并结合试验场可靠性试验路的强度，设计出该车辆的路试方案，降低试验冗余。

通过试验场各路面的加强系数，对石块路、搓板路、长波路、比利时路等路面按一定的里程比例进行组合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，包括如下步骤：

S1、根据纯电动客车设计数据，对纯电动客车进行仿真分析，判断是否存在潜在的失效风险；若不存在，则执行步骤S2；

S2、纯电动客车的工程设计完成后，对纯电动客车的部件和整车系统进行耐久性试验，判断部件装车之前的状态是否满足设计要求；若是，则执行步骤S3；

S3、车辆基装完成后，在“白车身+底盘”状态下，采集强化路面道路载荷谱，在四立柱振动台架上进行四立柱振动试验；

S4、物理样车制成后，采集车辆使用路面载荷谱，结合路况与故障，开展用户关联性试验；

S5、通过用户关联性试验获取纯电动客车使用过程中的路面载荷谱，开展整车试验场试验。

2.如权利要求1所述的循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，在步骤S3之后，步骤S4之前还包括如下步骤：

在仿真分析的薄弱点安装应变片和传感器。

3.如权利要求1所述的循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，根据纯电动客车设计数据，对纯电动客车进行CAE仿真分析。

4.如权利要求1所述的循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，根据纯电动客车设计数据，对纯电动客车进行仿真分析，判断是否存在潜在的失效风险的具体步骤包括：

获取车身、悬架、转向、轮胎以及衬套的设计数据并分解，建立ADAMS动力学模型；

根据ADAMS动力学模型和分解后的设计数据，建立整车多刚体动力学仿真模型并驱动，获取白车身各连接点上的载荷谱，同时对白车身进行有限元应力场分析；

结合边界载荷条件进行零部件强度和疲劳计算，预测部件是否存在潜在的失效风险。

5.如权利要求1所述的循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，对纯电动客车的部件和整车系统进行耐久性试验的具体步骤为：

采用真实边界条件，利用MAST六自由度振动台激励源，对纯电动客车的部件和整车系统进行模拟车辆运行状态下的耐久损伤测试；

将耐久损伤测试结果与仿真分析结果进行对比。

6.如权利要求1所述的循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，在“白车身+底盘”状态下，采集强化路面道路载荷谱，在四立柱振动台架上进行四立柱振动试验的具体步骤为

采集强化路面道路载荷谱，迭代至四立柱振动台，对处于“白车身+底盘”状态下的车辆，模拟车辆在路面上进行载荷激励测试。

7.如权利要求1所述的循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，采集车辆使用路面载荷谱，结合路况与故障，开展用户关联性试验的具体步骤为

通过六分力测试技术，获取车辆的路面载荷谱，统计用户使用过程中的载荷输入数据；

将路面载荷谱、载荷输入数据和车辆使用过程中所面临的的路况和故障结合，进行纯电动客车试验场试验。

8.如权利要求1所述的循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，通过用户关联性试验获取纯电动客车使用过程中的路面载荷谱，开展整车试验场试验的具体步骤为：

通过用户关联试验获得纯电动客车使用过程中的路面载荷谱，迭代等效试验场路况，设计整车可靠性路试方案，对试验路况按照一定比例组合进行整车试验场试验。

9.如权利要求1所述的循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，仿真分析结束后，若不存在潜在的失效风险，开始纯电动客车的工程设计；

耐久性试验完成后，若部件装车之前的状态满足设计要求，进行车辆基装；

四立柱振动试验通过后，则制作物理样车；

用户关联性试验和整车试验场试验通过后，开始车辆的批量生产。

10.如权利要求1所述的循环工况下纯电动客车可靠及耐久性测评方法，其特征是，若某一步骤测评合格，才进行下一步骤。

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